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　　鈣鈦礦(Perovski)材料是一類有著與鈦酸鈣(CaTiO3)相同晶體結(jié)構(gòu)的材料。 鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)式一般為ABX3,其中A,B是兩種陽離子，X 是陰離子。 近200年來，人們對鈣鈦礦材料的研究從未停止，元素周期表幾乎所有的元素都可以占據(jù)晶格結(jié)構(gòu)的位置組成鈣鈦礦。鈣鈦礦大家族里現(xiàn)已包括數(shù)百種物質(zhì)，范圍極為廣泛，其中很多是人工合成的。 這類材料具有*的魅力，其多變的晶體結(jié)構(gòu)可以引申出眾多的材料屬性：可以是絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體、超導(dǎo)體，可以具有鐵電性、鐵磁性，鐵彈性、催化性、質(zhì)子傳導(dǎo)性、離子傳導(dǎo)性、光電性。
 

　　近年來，隨著對其不斷研究認(rèn)識，鈣鈦礦材料越來越受到科學(xué)家的重視。目前廣為人知的應(yīng)用是利用很多半導(dǎo)體類鈣鈦礦材料良好吸光性，在太陽能電池上的應(yīng)用，甚至在2016年就有報道稱： 鈣鈦礦將來要全面取代硅晶體材料! 2016年12月的《自然》新聞上，因?yàn)榭春闷湓谔柲茈姵厥袌龅那熬?，甚至將鈣鈦礦稱為值得期待的奇跡材料。
 

　　目前被廣泛研究的鈣鈦礦大概可以分為二大類：氧化物鈣鈦礦和金屬鹵素鈣鈦礦。
 

　　早期的有關(guān)鈣鈦礦的研究和應(yīng)用主要集中在氧化物鈣鈦礦，比如燃料電池，光催化還原，光致變色等；而金屬鹵素鈣鈦礦則具有更加優(yōu)異的光電性能，比如：帶隙易調(diào)節(jié)，寬光譜吸收，光吸收系數(shù)大，載流子壽命長，熒光效率高等，另外制備途徑多樣，成本更低廉也是促進(jìn)其快速發(fā)展的重要因素！
 

　　自2009年將MAPbBr3 以及MAPbBr3 應(yīng)用于太陽能電池獲得良好的光電轉(zhuǎn)換效率，十年時間里，其效率已經(jīng)突破22%，逼近理論極限值。 基于在太陽能電池領(lǐng)域積累的經(jīng)驗(yàn)和材料自身的特點(diǎn)，科學(xué)家們又將目光投向了鈣鈦礦光電探測器，發(fā)光二極管的研究，并獲得巨大進(jìn)展！ 紅光，藍(lán)光，以及綠光器件的效率逐年提升，可見，紅外，甚至是X射線探測器屢見報道。
 

　　據(jù)預(yù)測，到2030年，光伏發(fā)電將占新發(fā)電容量的近三分之一，而照明占用電量的五分之一，鈣鈦礦材料作為新型的光電材料，無論是在顯示照明，太陽能光伏發(fā)電，以及光電探測都是目前炙手可熱的研究方向。
 

　　北京卓立漢光儀器有限公司作為國內(nèi)的光電儀器生產(chǎn)廠家，20多年來一直專注于光電類儀器的研發(fā)和生產(chǎn)。 其中我們的熒光、拉曼、光電探測器光譜響應(yīng)，太陽能電池檢測等測試系統(tǒng)為國內(nèi)眾多的鈣鈦礦太陽能電池，發(fā)光二極管，光電探測器等研究方向提供技術(shù)和儀器支持。
 

　　鈣鈦礦太陽能電池測試系統(tǒng)
 

　　卓立漢光提供全套鈣鈦礦電池測試系統(tǒng)
 

　　IV系統(tǒng)
 

　　功能：測量太陽能電池短路電流、短路電流密度、開路電壓、大功率、大功率電流、大功率電壓、填充因子、光電轉(zhuǎn)換效率、正反向調(diào)速掃描與暗電流扣除功能。
 

　　特點(diǎn)：AA*太陽光模擬器，長時間穩(wěn)定性好(不穩(wěn)定度<0.8%)可用于長時間穩(wěn)定性測試，模擬器光出口四個方向可調(diào)滿足客戶樣品在手套箱里面的測試需求，出光口遙控光闌片方便遮光更換樣品。
 

　　組成：太陽光模擬器、標(biāo)準(zhǔn)單晶硅太陽電池(中國計(jì)量研究院標(biāo)定)、吉時利2400源表、樣品探針臺、IV軟件。
 

　　QE系統(tǒng)
 

　　功能：光譜響應(yīng)度、外量子效率、內(nèi)量子效率、反射率、透射率、積分短路電流密度、光束誘導(dǎo)電流。
 

　　特點(diǎn)：測量結(jié)果重復(fù)性高測量結(jié)果準(zhǔn)確可重復(fù)，自動化測試流程高簡化測試員工作、測試出錯率低，系統(tǒng)小光斑直徑小于1mm滿足小面積電池的測試需求，高穩(wěn)定性高強(qiáng)度光源不同重復(fù)標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)探測器，節(jié)省測試時間，高強(qiáng)度光源充分激發(fā)電池效率，測試結(jié)果更準(zhǔn)確，全反射光路無色差測試結(jié)果無偏差。
 

　　文獻(xiàn)案例：
 

　　摘自：Halogen Engineering for Operationally Stable Perovskite Solar Cells via Sequential Deposition， Adv. Energy Mater. 2019, 1902239， 使用卓立漢光的 模擬器Solar IV-150A,及Solar Cell Scan100 測試系統(tǒng)
 

卓立漢光為鈣鈦礦電池測試提供特殊定制樣品臺
 

　　鈣鈦礦太陽能電池除兩端電極外，功能層分為空穴傳輸層(NiOx)、鈣鈦礦層(CH3NH3PbI3)以及電子傳輸層(ZnO)。太陽光從ITO玻璃面入射，電極在入射光背面，稱為背電極結(jié)構(gòu)。陰極為Al、陽極為ITO。
 

　　卓立漢光針對這種背電極結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池提供定制樣品探針臺，QE-F6-D。由于不同客戶制作的電池尺寸和電極位置不同，因此卓立漢光針對每個客戶的電池尺寸及電極位置量身定做樣品臺，達(dá)到電極接觸良好、不遮光、不易損壞ITO膜及同一樣品上不同電池塊輸出的快速切換。
 

　　QE-F6-D使用簡單，只需三步就可以完成樣品安裝：
 

　　1、解鎖打開上蓋；
 

　　2、ITO面朝上放入樣品臺；
 

　　3、扣上蓋鎖好，旋轉(zhuǎn)旋鈕選擇不同電池片的電流輸出；
 

鈣鈦礦材料PL發(fā)光特性研究
 

　　卓立漢光自主研發(fā)的OminiFluo-900 系列熒光光譜系統(tǒng)可以方便地完成鈣鈦礦材料的PL 發(fā)光特性研究，不但可以給出完善的全光譜穩(wěn)態(tài)熒光光譜，同樣可以實(shí)現(xiàn)從ns-us-ms-s 范圍的熒光壽命測量。
 

　　OmniFluo900系列以模塊化設(shè)計(jì)為原則，以我公司 15 年豐富的光譜系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造及品控經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，搭配時間分辨率達(dá)到皮秒量級多通道掃描單光子計(jì)數(shù)器，可方便地實(shí)現(xiàn)熒光(PL)光譜、激光誘導(dǎo)熒光(LIF)光譜、電致發(fā)光(EL)光譜及熒光量子產(chǎn)率(QY)等多種穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)測試功能。
 

　　主要特點(diǎn)：
 

　　·模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，后續(xù)升級簡單方便；
 

　　·超寬光譜范圍： 200-2500nm；
 

　　·超高靈敏度：水拉曼信噪比>10000:1；
 

　　·超高光譜分辨率及準(zhǔn)確性： <0.08nm光譜分辨，+/-0.2nm準(zhǔn)確度，+/-0.1nm 重復(fù)精度；
 

　　·發(fā)射光譜校正功能；
 

　　·眾多升級選項(xiàng)，功能齊備；
 

　　上圖：OminiFluo-990系統(tǒng)利用得到的鈣鈦礦Cs4PbBr6 在不同溫度下的 穩(wěn)態(tài)發(fā)光以及壽命隨溫度變化測試數(shù)據(jù)！ (穩(wěn)態(tài)激發(fā)：75W氙燈@360nm；發(fā)射：450-650nm；瞬態(tài)激發(fā)：375nm ps Laser發(fā)射：520nm)
 

　　文獻(xiàn)案例：
 

　　比如近期的在以釩氧化物為摻雜劑的高性能、穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽能電池研究中(發(fā)表于J. Mater. Chem. A, 2019, 7, 13256–13264，DOI: 10.1039/c9ta03351c，華僑大學(xué)，福建綠色功能材料工程研究中心&教育部環(huán)保功能材料工程研究中心的文章)，不同摻雜劑下基于spiro-OMeTAD的鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)態(tài)光致發(fā)光PL光譜的峰值大約在762nm，通過測試時間分辨光譜比較了空穴的復(fù)合萃取能力。使用雙指數(shù)擬合對數(shù)據(jù)處理中，短壽命組分和長壽命組分分別與非輻射復(fù)合以及整體性能相關(guān)，原始的鈣鈦礦薄膜的PL 雙組分壽命分別為τ1=22.0 ns ，τ2 = 219.0ns, 而基于spiro-OMeTAD+V2O5 鈣鈦礦顯示了更短的壽命組分： τ1=8.6 ns ，τ2 = 41.0ns， 基于spiro-OMeTAD+O2 鈣鈦礦則為： τ1=19.6 ns ，τ2 = 70.5ns，由此得出結(jié)論：基于基于spiro-OMeTAD的V2O5 摻雜劑的鈣鈦礦展示了更快的更有效的空穴復(fù)合萃取能力。文章中的數(shù)據(jù)見下圖
 

文章中的時間分辨PL光譜壽命測試系統(tǒng)TRPL來自于卓立漢光的OmniFluo 系統(tǒng)。
 

　　對于更快的發(fā)光過程，卓立漢光可提供條紋相機(jī)光譜測試系統(tǒng)可以快速完成ps 量級的熒光壽命測試，從而了解更多帶隙間結(jié)構(gòu)信息！ 條紋相機(jī)的測試方法有望成為超快熒光測試的新寵！
 

　　主要特點(diǎn)：
 

　　·紫外到近紅外光譜響應(yīng)： 200-900nm；
 

　　·超高時間分辨光譜：<=2ps時間分辨；
 

　　·主流核心部件，品質(zhì)保障；
 

　　·兼容高頻同步掃描及單次低頻觸發(fā)掃描模式；
 

　　·優(yōu)化系統(tǒng)配置，超高靈敏度；
 

　　·與光譜儀連用，提供完整時域光譜測試解決方案
 

　　文獻(xiàn)案例
 

　　蘭州大學(xué)利用條紋相機(jī)得到的 Cs4PbBr6 以及 CsPbBr3 鈣鈦礦材料的超快熒光組分壽命數(shù)據(jù)(文章發(fā)表在2019年10月9日的 Physical Chemistry Letters )，文章中提到，鈣鈦礦材料Cs4PbBr6 在之前用TCSPC 做壽命測試的時候，壽命為2.6ns(69%),15ns(31%), CsPbBr3 無法測到，因?yàn)槌隽藘x器測試的極限！ 然后用條紋相機(jī)測試時，發(fā)現(xiàn)了更快的壽命組分，分別為： Cs4PbBr6 (11 ps) and CsPbBr3 (24 ps)。 證明了Cs4PbBr6的衰變速度明顯快于CsPbBr3。